巨大海底溶岩流の定置過程の解明

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25400446
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 海野 進 金沢大学, 自然システム学系, 教授 (30192511)
• 研究分担者: 金山 恭子 金沢大学, 理工研究域, 研究員 (80707688) ; 草野 有紀 金沢大学, 自然システム学系, 研究員 (00635972) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 巨大海底溶岩流 / オマーンオフィオライト / 巨大海台 / 流動・定置メカニズム / 冷却固化過程 / 噴火時間 / 産状

研究実績の概要

本年度は主としてオマーンオフィオライトの巨大溶岩流「V3溶岩流」について，その流動・定置メカニズム，冷却固化過程，マグマの岩石学・地球化学的特徴を明らかにするために，野外観察と全岩主要元素・微量元素分析の解析を行った。
前半は昨年度に採取した岩石試料について顕微鏡による微細組織，全岩主要元素・微量元素分析を行った。また，給源岩脈から溶岩流末端まで0.5-1 km毎に溶岩流最上部の急冷相の岩石試料採取と，溶岩流の中央部と末端付近を横断する3側線に沿って，詳細な構造・産状の観察と岩石試料を採取した。フィールド調査は研究分担者，研究協力者とともに実施した。
V3溶岩流の構造は柱状節理の発達したクラストと，クラスト間に挟まれる塊状コアからなる。今年度の結晶数密度・全岩組成変化の解析と現地調査により，溶岩流中央部は大きく上下二層からなり，下部層の層序方向の変化から，溶岩流下部はもっぱら上方から固化が進行し，最終的に最下部の塊状コアに溶岩が注入されたことが示された。これに対して，溶岩流上部は流出した溶岩ローブが下位から上位へと順次堆積していったことが判明した。また，組織・粒径の観察から，クラストは，径1～100 mのパホイホイ溶岩ローブが溶結したものの集合物であることが確認された。従って，溶岩ローブの融合・膨張は，最大厚さ300 mの溶岩流のうち下部溶岩流150 mに限られ，上部溶岩流では溶岩ローブの融合は起こらず，最上部の溶岩が最末期に定置したことがわかった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の目的は，深海掘削サイト1256の巨大海底溶岩流のコア試料とオマーンオフィオライトの巨大海底溶岩流の野外観察データと岩石試料を用いて巨大海底溶岩流の内部構造・微細組織，全岩・鉱物化学組成を詳細に解析し，次の点を解明することである；１）陸上の巨大溶岩流との共通点と海底溶岩流に特有の特徴，２）巨大海底溶岩流の流動・定置メカニズム，冷却固化過程，噴火時間・噴出率，３）マグマの岩石学・地球化学的特徴。
今年度は，昨年度に続きオマーンオフィオライトのV3巨大溶岩流の層序方向3測線との露頭観察・岩石試料採取を行い，組織変化と全岩組成変化から，溶岩流全体が定置した順序とプロセスを明らかにできた。
以上より，今年度の目的は概ね達せられたと評価できる。この成果は，H27年5月の地球惑星科学連合大会と8月のAsia-Oceania Geosciences Societyにおいて発表する予定である。

今後の研究の推進方策

今年度はこれまでに得られた岩石試料の組織解析，全岩・鉱物化学組成の分析をさらに進めると共に，昨年度までの野外調査と分析結果の解析をまとめ，順次学会発表しつつ，巨大海底溶岩流の定置過程と冷却・固化過程についてのモデルを論文としてまとめる。

Otsuka, R., Kusano, Y., Kanayama, K. and Umino, S., 2015. Emplacement and solidification process of off-axis large submarine lava field from the Oman Ophiolite.　JpGU, SVC47-P18, Makuhari (accepted).
Otsuka, R., Kusano, Y., Kanayama, K. and Umino, S., 2015. Emplacement and solidification process of off-axis large submarine lava field: Petrological and geochemical variations from the Oman Ophiolite. AOGS, SE08-A005, Singapore (accepted).

研究成果

• [雑誌論文] Thermal and chemical evolution of the subarc mantle revealed by spinel-hosted melt inclusions in boninite from the Ogasawara (Bonin) Archipelago, Japan. (2015)
  • 著者名/発表者名: Umino, S., Kitamura, K., Kanayama, K., Tamura, A., Sakamoto, N., Ishizuka, O. and Arai, S.
  • 雑誌名: Geology 巻: 43 ページ: 151-154
  • DOI: 10.1130/G36191.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for hydrothermal activity in the earliest stages of intraoceanic arc formation: implication for ophiolite-hosted hydrothermal activity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishizuka, O., Umino, S., Taylor, R.N. and Kanayama, K.
  • 雑誌名: Economic Geology 巻: 109 ページ: 2159-2177
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shallow submarine volcano group in the early stage of island arc development: geology and petrology of small islands south off Hahajima main island, the Ogasawara Islands. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanayama, K., Umino, S., and Ishizuka, O.
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Sciences 巻: 85 ページ: 1 - 25
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evolution of volcanism and magmatism during initial arc stage: constraints on the tectonic setting of the Oman Ophiolite. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kusano, Y. Hayashi, M., Adachi, Y., Umino, S. and Miyashita, S.
  • 雑誌名: In Rollinson, H.R., Searle, M.P., Abbasi, I.A., Al-Lazki, A. and Al Kindi, M.H. (eds.), Tectonic Evolution of the Oman Mountains. Geological Society, London, Special Publications 巻: 392 ページ: 177-193
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1144/SP392.9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and Evolution of Oceanic Lithosphere: New Insights on Crustal Structure and Igneous Geochemistry from ODP/IODP Sites 1256, U1309, and U1415. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ildefonse, B., Abe, N., Godard, M., Morris, A., Teagle, D.A.H. and Umino, S.
  • 雑誌名: In Stein, R., Blackman, D., Inagaki, F. and Larsen, H.-C. (eds.) Earth and Life Processes Discovered from Subseafloor Environment. Developments in Marine Geology 巻: 7 ページ: 449-505
  • 査読あり
• [学会発表] Thermo-chemical evolution of mantle wedge during the incipient stage of the Izu-Ogasawara-Mariana subduction zone. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanayama, K., Kitamura, K., Umino, S. and Ishizuka, O.
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2014-08-01
• [学会発表] Hot subduction zone and the ephemeral magmatism in the Oman Ophiolite. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kusano, Y., Kitamura, K., Adachi, Y., Shinjo, R., Umino, S. and Miyashita, S.
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2014-08-01
• [学会発表] Geochemistry and Genetic Conditions of Primary Boninites from the Ogasawara (Bonin) Islands and Oman Ophiolite ― An Insight from Melt Inclusion Study. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, K., Umino, S., Kanayama, K., Kusano, Y. and Ishizuka, O.
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2014-07-28
• [学会発表] Fate of high-T subduction zone and the obduction of the Oman Ophiolite. (2014)
  • 著者名/発表者名: Umino, S., Kusano, Y., Kitamura, K., Nagaishi, K., Ishikawa, T. and Kanayama, K.
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2014-07-28
  • 招待講演
• [学会発表] Geochemistry and Genetic Conditions of Primary Boninites from the Ogasawara (Bonin) Islands and the Oman Ophiolite. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, K., Umino, S., Kanayama, K., Kusano, Y. and Ishizuka, O.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Sacramento
  • 年月日: 2014-06-11
• [学会発表] Prolonged vs. Failed Subduction Zone. (2014)
  • 著者名/発表者名: Umino, S., Kitamura, K., Kanayama, K., Kusano, Y., Nagaishi, K., Ishikawa, T. and Ishizuka, O.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Sacramento
  • 年月日: 2014-06-11
  • 招待講演
• [図書] 海洋下部地殻への挑戦：1256D掘削孔での成果（Exps 309/312/335）． (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮下純夫・海野 進
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 月刊地球号外，海洋出版